張慧敏 金 夢 李 驥 楊 紅

中國醫(yī)學科學院 北京協(xié)和醫(yī)學院 北京協(xié)和醫(yī)院消化內(nèi)科(100730)

?

固有淋巴樣細胞在炎癥性腸病發(fā)病機制中的作用

張慧敏 金 夢 李 驥 楊 紅*

中國醫(yī)學科學院 北京協(xié)和醫(yī)學院 北京協(xié)和醫(yī)院消化內(nèi)科(100730)

固有淋巴樣細胞(ILC)是一類具有獲得性免疫功能的固有免疫細胞，因其在抵抗病原體入侵和維持組織器官穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮重要作用而備受關(guān)注。諸多研究顯示，ILC參與腸道黏膜穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)，并在炎癥性腸病(IBD)的發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用。隨著對ILC研究的深入，有望進一步闡釋IBD的發(fā)病機制，使IBD的治療邁上一個新臺階。本文就ILC在 IBD發(fā)病機制中的作用作一綜述。

炎癥性腸?。?固有淋巴樣細胞； 免疫； 白細胞介素類； 治療

固有免疫是機體在發(fā)育和進化過程中形成的天然免疫防御功能。長期以來，自然殺傷細胞(natural killer cell, NK細胞)被認為是固有免疫系統(tǒng)中惟一屬于淋巴譜系的細胞，但自1997年發(fā)現(xiàn)淋巴樣組織誘導細胞(lymphoid tissue inducer cell, LTi細胞)以來，固有免疫系統(tǒng)中的淋巴細胞群體不斷擴大[1]。近年來，在人和小鼠黏膜系統(tǒng)中相繼發(fā)現(xiàn)一些新型免疫細胞亞群，這類細胞在形態(tài)和發(fā)育程度上屬于淋巴細胞譜系，但并不表達成熟淋巴細胞表面的特異性抗原識別受體，與NK細胞、LTi細胞特征相似，故統(tǒng)一稱為固有淋巴樣細胞(innate lymphoid cells, ILC)。諸多研究顯示，ILC參與腸道黏膜穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)，并通過多種途徑在炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)的發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用。本文就ILC在IBD發(fā)病機制中的作用作一綜述。

一、ILC的類型

ILC雖然是一種固有免疫細胞，但能介導適應(yīng)性免疫相關(guān)功能，并且可分泌一系列類似于輔助性T細胞(Th細胞)分泌的細胞因子，如白細胞介素-5(interleukin-5, IL-5)、IL-13、IL-17、IL-22等，被認為是Th細胞的“鏡像細胞”[2]。

根據(jù)細胞分泌因子和轉(zhuǎn)錄因子表達不同，ILC家族分為3大類：①ILC1：包括經(jīng)典NK細胞、組織駐留NK細胞和黏膜ILC1，表達T-box轉(zhuǎn)錄因子T-bet和(或)Eomes，在IL-12、IL-18刺激下產(chǎn)生γ-干擾素(interferon-γ, IFN-γ)，主要參與抗病毒、細菌以及弓形蟲感染，在免疫記憶中亦發(fā)揮一定作用。②ILC2：包括自然輔助細胞(natural helper cell, NH細胞)、nuocyte細胞、2 型固有輔助細胞(innate helper 2 cell, IH2細胞)等，表達轉(zhuǎn)錄因子GATA3和RORα，產(chǎn)生Th2樣細胞因子，如IL-5、IL-13，在寄生蟲感染、變態(tài)反應(yīng)以及哮喘中發(fā)揮重要作用。③ILC3：包括產(chǎn)生IL-17或IL-22的所有ILC亞型，表達RORγt轉(zhuǎn)錄因子，參與自身免疫耐受、腸道穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)以及淋巴組織形成等[3]。不同ILC亞型功能各不相同，機體穩(wěn)態(tài)的維持依賴于各亞型間相互協(xié)調(diào)、共同作用。

就消化系統(tǒng)而言，越來越多的研究[4-8]證實了ILC在腸道穩(wěn)態(tài)中的作用。腸道穩(wěn)態(tài)失衡參與了IBD的發(fā)生。此外，亦有研究[9-11]顯示，ILC亞群失衡和功能異常與IBD發(fā)生、發(fā)展相關(guān)。

二、ILC調(diào)節(jié)腸道穩(wěn)態(tài)參與IBD發(fā)生

人類腸道黏膜中存在各種亞型ILC，其中以ILC3在腸道中的作用最為重要，其參與維持腸道穩(wěn)態(tài)。腸道穩(wěn)態(tài)是宿主(腸道黏膜和免疫屏障)、腸道內(nèi)環(huán)境(包括腸道菌群)、營養(yǎng)和代謝產(chǎn)物等相互作用構(gòu)成的動態(tài)平衡，其不僅是正常消化功能的基礎(chǔ)，亦是抵御病原體入侵的重要防線，腸道穩(wěn)態(tài)失衡參與了消化系統(tǒng)多種疾病包括IBD的發(fā)生。

ILC3包括高表達CCR6的LTi細胞以及不表達CCR6的細胞。LTi細胞是最早報道的ILC3亞群，其能誘導腸道固有層孤立淋巴濾泡等淋巴組織的形成[4]。LTi細胞缺失的RORγt缺陷小鼠不能形成淋巴結(jié)、孤立淋巴濾泡，說明LTi細胞對淋巴組織器官形成至關(guān)重要，而后者是腸黏膜免疫屏障和腸道免疫穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)。此外，對分別感染檸檬酸桿菌和白色念珠菌的模型小鼠研究[5-6]顯示，ILC3分泌的IL-17和IL-22可促進Paneth細胞分泌抗微生物多肽(如RegⅢβ、RegⅢγ)，這些多肽類物質(zhì)可限制細菌與上皮細胞接觸，抑制腸道炎癥發(fā)生。Takayama等[7]的研究顯示，腸黏膜中IL-22+ILC3減少與IBD的發(fā)生相關(guān)。IL-22通過JAK-STAT通路促進上皮細胞增殖，從而保持上皮屏障完整性，阻礙腸道微生物入侵[8]。IL-22缺失使腸黏膜屏障損傷，導致腸道組織暴露于大量抗原中，誘發(fā)遺傳易感宿主免疫反應(yīng)異常，從而引起IBD發(fā)生[12]。同時腸道巨噬細胞分泌的IL-1β可刺激ILC3產(chǎn)生粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)，后者在腸道調(diào)節(jié)性T細胞的增殖中發(fā)揮作用，抑制GM-CSF產(chǎn)生可導致調(diào)節(jié)性T細胞數(shù)量減少，口服免疫耐受功能缺陷，此亦在IBD發(fā)生、發(fā)展中起一定作用，由此可見腸黏膜屏障損傷和免疫耐受缺陷所導致的腸道穩(wěn)態(tài)失調(diào)在IBD發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用[13]。

除上述ILC3在IBD中起保護作用外，還有一部分ILC3是IBD發(fā)生的促進因子。2010年Buonocore等[14]對結(jié)腸炎模型小鼠研究發(fā)現(xiàn)，小鼠腸道中NCR-ILC3(根據(jù)是否表達NKp46，ILC3分為NCR+ILC3和NCR-ILC3)數(shù)量明顯增加，此類細胞通過分泌IL-17A、IFN-γ等細胞因子活化單核巨噬細胞，進而引起一系列黏膜炎癥反應(yīng)，該機制在TRUC自發(fā)性結(jié)腸炎模型小鼠中亦被證實[15]。

關(guān)于ILC1在IBD中的作用，Bernink等[16]的研究發(fā)現(xiàn)，與正常對照組相比，克羅恩病(Crohn’s disease, CD)患者黏膜中ILC1數(shù)量明顯增加，其通過分泌IFN-γ引起腸道炎癥，證實了ILC1參與CD發(fā)生。

三、ILC各亞群間失衡與IBD的關(guān)系

正常情況下，ILC各亞群之間保持平衡，共同維持腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。Vonarbourg等[9]的研究顯示，在IL-12的刺激下，CCR6-ILC3可通過上調(diào)T-bet和下調(diào)RORγt表達，獲得分泌IFN-γ的能力，成為RORγt-ILC3樣細胞(類ILC1細胞)。Bernink等[16]的研究發(fā)現(xiàn)，與非IBD患者比較，IBD患者腸道組織中RORγt+ILC3數(shù)量減少，RORγt-ILC3數(shù)量增加，后者通過分泌IFN-γ，參與腸道炎癥發(fā)生。由此可見此種細胞間轉(zhuǎn)化在IBD的發(fā)病過程中發(fā)揮一定作用，但具體機制尚未完全明確。IL-7能維持RORγt穩(wěn)定表達，從而抑制ILC3向ILC1樣細胞轉(zhuǎn)化，減輕炎癥反應(yīng)，有望成為治療IBD的新靶點[9]。

此外，ILC各亞群間失衡會導致腸道菌群失調(diào)，此亦參與IBD發(fā)病過程。Sonnenberg等[17]的研究發(fā)現(xiàn)，IL22+ILC缺失導致腸道淋巴組織中的產(chǎn)堿桿菌屬向外周播散，引起全身免疫反應(yīng)，可能與CD的發(fā)生有關(guān)。因此，糾正ILC各亞群間失衡是IBD治療的新思路。

四、ILC功能異常參與IBD的發(fā)生

ILC發(fā)揮作用主要是通過細胞間信號轉(zhuǎn)導實現(xiàn)，當細胞表面信號分子出現(xiàn)異常時，轉(zhuǎn)導通路受阻，可導致ILC功能異常，主要表現(xiàn)為腸道免疫耐受缺陷以及腸上皮細胞損傷，二者均參與了IBD的發(fā)生。就腸道免疫耐受而言，ILC3可高表達主要組織相容性復合物Ⅱ(MHCⅡ)，Hepworth等[10]的研究表明，ILC3作為抗原呈遞細胞，可通過表面的MHCⅡ誘導CD4+T細胞凋亡，進而避免T細胞對腸道共生菌產(chǎn)生不耐受反應(yīng)；該研究進一步對IBD患者與非IBD患者腸道黏膜活檢病理進行對比，發(fā)現(xiàn)IBD患者ILC3表達MHCⅡ水平顯著降低，導致CD4+T細胞凋亡受限，進而對自身菌群產(chǎn)生免疫反應(yīng)，損傷腸道黏膜。此外，Monticelli等[18]的研究表明，ILC2在IL-33的誘導下可產(chǎn)生雙調(diào)蛋白(amphiregulin, AREG)，后者可促進表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor, EGFR)產(chǎn)生，EGFR通過促進腸上皮細胞分泌黏液以及上皮細胞修復功能在保護腸黏膜屏障中發(fā)揮重要作用。Kobori等[11]的研究發(fā)現(xiàn)，IBD患者腸黏膜組織中IL-33及其受體表達失調(diào)，IL33-ILC2-AREG-EGFR通路中斷，導致腸上皮保護作用減弱，進而引起腸道炎癥發(fā)生。通過給予外源性IL-33或ILC2可有效緩解腸道炎癥程度[18-19]。然而，有研究[20]表明IBD患者腸黏膜組織中IL-33表達升高，與上述研究結(jié)果矛盾，相關(guān)結(jié)論存在爭議，有待進一步研究明確。

五、結(jié)語

綜上所述，ILC是一類具有獲得性免疫功能的固有免疫細胞，因其在抵抗病原體入侵和維持組織器官穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮重要作用而備受關(guān)注。ILC作為新發(fā)現(xiàn)的一群淋巴細胞，已成了當前免疫學的熱門研究領(lǐng)域。有關(guān)ILC在腸道免疫調(diào)節(jié)和穩(wěn)態(tài)中的作用、ILC失調(diào)與IBD間關(guān)系的研究取得了一定成果，為IBD的治療策略提供了新思路，如增加MHCⅡ+ILC3數(shù)量、促進IL-33表達或阻斷IFN-γ途徑等，部分治療手段在動物實驗中已獲得成功，但能否應(yīng)用于人體還需探討。隨著對ILC研究的深入，有望進一步闡釋IBD的發(fā)病機制，使IBD的治療邁上一個新臺階。

1 Mebius RE, Rennert P, Weissman IL. Developing lymph nodes collect CD4+CD3- LTbeta+ cells that can differentiate to APC, NK cells, and follicular cells but not T or B cells[J]. Immunity, 1997, 7 (4): 493-504.

2 Kumar V. Innate lymphoid cells: new paradigm in immunology of inflammation[J]. Immunol Lett, 2014, 157 (1-2): 23-37.

3 Spits H, Artis D, Colonna M, et al. Innate lymphoid cells -- a proposal for uniform nomenclature[J]. Nat Rev Immunol, 2013, 13 (2): 145-149.

4 Cherrier M, Eberl G. The development of LTi cells[J]. Curr Opin Immunol, 2012, 24 (2): 178-183.

5 Zheng Y, Valdez PA, Danilenko DM, et al. Interleukin-22 mediates early host defense against attaching and effacing bacterial pathogens[J]. Nat Med, 2008, 14 (3): 282-289.

6 De Luca A, Zelante T, D’Angelo C, et al. IL-22 defines a novel immune pathway of antifungal resistance[J]. Mucosal Immunol, 2010, 3 (4): 361-373.

7 Takayama T, Kamada N, Chinen H, et al. Imbalance of NKp44(+)NKp46(-) and NKp44(-)NKp46(+) natural killer cells in the intestinal mucosa of patients with Crohn’s disease[J]. Gastroenterology, 2010, 139 (3): 882-892.

8 Guo X, Qiu J, Tu T, et al. Induction of innate lymphoid cell-derived interleukin-22 by the transcription factor STAT3 mediates protection against intestinal infection[J]. Immunity, 2014, 40 (1): 25-39.

9 Vonarbourg C, Mortha A, Bui VL, et al. Regulated expression of nuclear receptor RORγt confers distinct functional fates to NK cell receptor-expressing RORγt(+) innate lymphocytes[J]. Immunity, 2010, 33 (5): 736-751.

10 Hepworth MR, Fung TC, Masur SH, et al. Immune tolerance. Group 3 innate lymphoid cells mediate intestinal selection of commensal bacteria-specific CD4+T cells[J]. Science, 2015, 348 (6238): 1031-1035.

11 Kobori A, Yagi Y, Imaeda H, et al. Interleukin-33 expression is specifically enhanced in inflamed mucosa of ulcerative colitis[J]. J Gastroenterol, 2010, 45 (10): 999-1007.

12 郭濤. 炎癥性腸病的免疫學發(fā)病機制與治療[J]. 國外醫(yī)學免疫學分冊, 2003, 26 (4): 190-194.

13 Mortha A, Chudnovskiy A, Hashimoto D, et al. Microbiota-dependent crosstalk between macrophages and ILC3 promotes intestinal homeostasis[J]. Science, 2014, 343 (6178): 1249288.

14 Buonocore S, Ahern PP, Uhlig HH, et al. Innate lymphoid cells drive interleukin-23-dependent innate intestinal pathology[J]. Nature, 2010, 464 (7293): 1371-1375.

15 Ermann J, Staton T, Glickman JN, et al. Nod/Ripk2 signaling in dendritic cells activates IL-17A-secreting innate lymphoid cells and drives colitis in T-bet-/-.Rag2-/- (TRUC) mice[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2014, 111 (25): E2559-E2566.

16 Bernink JH, Peters CP, Munneke M, et al. Human type 1 innate lymphoid cells accumulate in inflamed mucosal tissues[J]. Nat Immunol, 2013, 14 (3): 221-229.

17 Sonnenberg GF, Monticelli LA, Alenghat T, et al. Innate lymphoid cells promote anatomical containment of lymphoid-resident commensal bacteria[J]. Science, 2012, 336 (6086): 1321-1325.

18 Monticelli LA, Osborne LC, Noti M, et al. IL-33 promotes an innate immune pathway of intestinal tissue protection dependent on amphiregulin-EGFR interactions[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2015, 112 (34): 10762-10767.

19 Schwartz C, O’Grady K, Lavelle EC, et al. Interleukin 33: an innate alarm for adaptive responses beyond Th2 immunity-emerging roles in obesity, intestinal inflammation, and cancer[J]. Eur J Immunol, 2016, 46 (5): 1091-1100.

20 Kobori A, Yagi Y, Imaeda H, et al. Interleukin-33 expression is specifically enhanced in inflamed mucosa of ulcerative colitis[J]. J Gastroenterol, 2010, 45 (10): 999-1007.

(2016-01-29收稿；2016-02-22修回)

Role of Innate Lymphoid Cells in Pathogenesis of Inflammatory Bowel Disease

ZHANGHuimin,JINMeng,LIJi,YANGHong.

DepartmentofGastroenterology,PekingUnionMedicalCollegeHospital,PekingUnionMedicalCollege,ChineseAcademyofMedicalSciences,Beijing(100730)

Correspondence to: YANG Hong, Email: hongy72@163.com

Innate lymphoid cells (ILC) is a kind of innate immune cells with acquired immune function. It has attracted more attention because of its playing an important role in the resistance to pathogen invasion and maintenance of tissue and organ homeostasis. Many studies showed that ILC is involved in the regulation of intestinal mucosal homeostasis, and plays an important role in the pathogenesis of inflammatory bowel disease (IBD). With the deepening of research on ILC, the pathogenesis of IBD is expected to get further explaining and the treatment of IBD can enter a new stage. This article reviewed the role of ILC in the pathogenesis of IBD.

Inflammatory Bowel Disease; Innate Lymphoid Cell; Immunity; Interleukins; Therapy

10.3969/j.issn.1008-7125.2016.11.009

*本文通信作者，Email: hongy72@163.com